CN106800029B - 货车转向架轴箱定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种货车转向架轴箱定位装置，包括轴箱体、设置在轴箱体空腔内的轮对轴承、安装在轴箱体空腔外端的轴箱端盖、布置在定位转臂旋转端上顶面承台与构架前端之间的轴箱弹性悬挂系统及位于轴箱体一侧的构架端部与定位转臂旋转端端部之间的垂向液压减振器，定位转臂固定端通过弹性定位节点组成与构架底部的转臂座连接，轴箱弹性悬挂系统包括橡胶缓冲垫、内钢弹簧、外钢弹簧及一系橡胶弹簧，且一系橡胶弹簧的顶部位于内钢弹簧和外钢弹簧的上端面。有效减小了车辆高速运行时的高频冲击，由于增设了具备承载及减振功能的一系橡胶弹簧，增加了重车工况构架式转向架的一系垂向刚度，实现了构架式转向架轴箱体的变刚度。

Description

货车转向架轴箱定位装置

技术领域

本发明属于轨道车辆货车转向架的零部件制造技术领域，具体涉及一种货车转向架轴箱定位装置。

背景技术

随着我国铁路货运的高速发展，快运货车已成为铁路货车的一个重要发展方向。然而，随着运行速度的提高，传统的货车转向架转臂式轴箱定位装置已不能满足转向架一系缓解高频激扰、吸收振动能量及提供弹性定位的需求；同时，现有的转臂式轴箱定位装置，其转臂固定端通过弹性节点与转向架构架连接，转臂可绕固定端转动，转臂旋转端轴箱分为上下两半，通过螺栓连接，将轮对轴承卡入其中，旋转端顶部有弹性垫板和钢弹簧，承于构架下方，实现轮对的弹性定位，旋转端端部与构架间使用液压减振器吸收振动能量，然而，由于转臂顶部采用弹性垫板加钢弹簧，定位装置垂向刚度为恒定值，无法有效控制货车转向架空、重车的挠度差，单独的垂向液压减振器无法满足货车转向架空、重车不同的减振力的需求，且转臂轴箱无密封结构，难以防止货车运行时煤渣、粉尘等污染物渗入轴箱。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种能满足高速货车运行要求的货车转向架轴箱定位装置，实现轴箱定位装置在空车和重车状态下的变刚度及变减振力。

为实现上述目的，本发明所设计的货车转向架轴箱定位装置，包括由定位转臂和夹紧箍围合形成的轴箱体、设置在轴箱体空腔内的轮对轴承、安装在轴箱体空腔外端的轴箱端盖、布置在定位转臂旋转端上顶面承台与构架前端之间的轴箱弹性悬挂系统及位于轴箱 体一侧的构架端部与定位转臂旋转端端部之间的垂向液压减振器；所述轴箱弹性悬挂系统内置在所述构架端部的轴箱弹簧安装筒内，所述垂向液压减振器固定安装在所述构架端面的垂向液压减振器安装座上，所述定位转臂固定端通过弹性定位节点组成与构架底部的转臂座连接。

所述轴箱弹性悬挂系统包括设置于承台底面上的环形橡胶缓冲垫、以并联形式抵压在环形橡胶缓冲垫上的内钢弹簧和外钢弹簧，以及内衬在内钢弹簧中的一系橡胶弹簧，且所述一系橡胶弹簧的顶部位于内钢弹簧和外钢弹簧的上端面，所述一系橡胶弹簧的底部穿过内钢弹簧设置在环形橡胶缓冲垫中部圆孔与承台底面之间。

进一步地，所述一系橡胶弹簧包括位于所述内钢弹簧中央的倒T型锥柱、由多层金属薄片和多层橡胶片交错布置整体硫化成型的叠拼橡胶层，以及位于叠拼橡胶层外侧的刚性承台，所述刚性承台的顶部位于内钢弹簧和外钢弹簧的上端面，所述倒T型锥柱底部插入所述叠拼橡胶层的中间通孔直至设置在环形橡胶缓冲垫中部圆孔与承台底面之间。

进一步地，所述弹性定位节点组成包括围合布置在定位转臂的旋转端轴孔内的两个弹性定位套、内衬在两个弹性定位套围合形成的弹性腔体内的两个刚性定位套及一个定位螺栓；所述弹性定位节点组成内置在所述转臂座的安装腔内，所述定位螺栓依次穿过所述转臂座一侧吊板的固定孔、弹性腔体、两个刚性定位套围合形成的定位腔体及直至穿过所述转臂座另一侧吊板的固定孔并通过螺母固定，两个所述刚性定位套的一端均延伸至在弹性腔体的中间部位、且另一端均延伸至所述转臂座另一侧吊板的固定孔内。

进一步地，所述吊板的固定孔是由与构架相连的上吊板和下卡板围合形成的固定孔，且通过螺栓由下往上将所述下卡板与所述上吊板固定连接。

进一步地，所述垂向液压减振器为具有二级减振力的垂向液压减振器。

进一步地，所述定位转臂和所述夹紧箍与轴承后挡的密封均为迷宫密封结构。

进一步地，所述定位转臂端面设置有提吊挡肩，所述垂向液压减振器安装座上设置有与所述提吊挡肩相配合的轮对提吊。

进一步地，所述夹紧箍的中间部位设置有红外轴温探测孔，且所述红外轴温探测孔与所述轮对轴承之间衬有橡胶防尘套。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用的轴箱弹性悬挂系统有效减小了车辆高速运行时的高频冲击，由于增设了具备承载及减振功能的一系橡胶弹簧，增加了重车工况转向架的一系垂向刚度，实现了构架式转向架轴箱体的变刚度；

2、采用具有二级减振功能的垂向液压减振器，配合转向架重车工况中介入的一系橡胶弹簧，实现了构架式转向架轴箱弹性悬挂系统的减振力；

3、夹紧箍的中间部位设置有红外轴温探测孔，解决了现有货车构架式转向架一系轴箱在线路运行时不能采用红外线测温技术的不足，可实时检测运行状态下的列车轴承温度，避免因漏探造成的热轴故障，保证铁路运输安全；

4、由于夹紧箍的中间部位设置有红外轴温探测孔，因此，在红外轴温探测孔与轮对轴承之间设置有橡胶防尘套，从而有效防止尘污从夹紧箍中间部位渗入；定位转臂和夹紧箍分别与轴承后挡的密封均为迷宫密封结构，有效提高了轴箱体的防尘防油污能力；

5、提吊挡肩与轮对提吊相配合，使得在构架式转向架被提起时防止轴箱体与构架分离。

附图说明

图1为本发明货车转向架轴箱定位装置整体安装立体结构部分剖视示意图；

图2为图1中轴箱弹性悬挂系统的剖视示意图；

图3为图2中一系橡胶弹簧的结构示意图；

图4为图1中弹性定位节点组成安装结构示意图；

图5为图4的A-A示意图；

图6为图1中轴箱体的空腔结构密封示意图。

图中各部件标号如下：

轴箱体110、轴箱端盖111、空腔112、轮对轴承113(其中：轴承后挡113a)、橡胶防尘套114、定位转臂120、承台121(其中：底面121a)、提吊挡肩122、轴孔123、弹性定位节点组成130、定位螺栓131、刚性定位套132、弹性定位套133、弹性腔体134、定位腔体135、迷宫密封结构140、轴箱弹性悬挂系统150、橡胶缓冲垫151(其中：中部圆孔151a)、内钢弹簧152、外钢弹簧153、一系橡胶弹簧154(其中：倒T型锥柱154a、金属薄片154b、橡胶片154c、叠拼橡胶层154d、刚性承台154e、中间通孔154f)、夹紧箍160、红外轴温探测孔161、垂向液压减振器170、垂向液压减振器安装座171、构架200、转臂座210、吊板211、上吊板212、下卡板213、固定孔214、安装腔215、轴箱弹簧安装筒220、轮对提吊230。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示的货车转向架轴箱定位装置，包括轴箱体110、定位转臂120、弹性定位节点组成130、构架200、轴箱弹性悬挂系统150、夹紧箍160及垂向液压减振器170。轴箱体110由定位转臂120和夹紧箍160围合后通过螺栓固定形成，结合图6所示，轴箱体110的空腔112内设置有轮对轴承113，轴箱体110的空腔112外端安装有轴箱端盖111；结合图2所示，定位转臂120旋转端的上顶面设置有承台121，轴箱弹性悬挂系统150布置在承台121与构架200前端之间，即轴箱弹性悬挂系统150内置在构架200端部的轴箱弹簧安装筒220，轴箱弹性悬挂系统150下底面抵在承台121上；垂向液压减振器170布置在位于轴箱体110一侧的构架200端部与定位转臂120旋转端端部之间，且垂向液压减振器170固定安装在构架200端面的垂向液压减振器安装座171上；定位转臂120固定端通过弹性定 位节点组成130与构架200底部的转臂座210连接。

本发明的关键点在于：如图2所示，轴箱弹性悬挂系统150包括设置于承台121底面上的环形橡胶缓冲垫151、以并联形式抵压在环形橡胶缓冲垫151上的内钢弹簧152和外钢弹簧153，以及内衬在内钢弹簧152中的一系橡胶弹簧154，结合图3所示，本实施例中一系橡胶弹簧154包括位于内钢弹簧152中央的倒T型锥柱154a、由多层金属薄片154b和多层橡胶片154c交错布置整体硫化成型的叠拼橡胶层154d，以及位于叠拼橡胶层154d外侧的刚性承台154e，刚性承台154e的顶部位于内钢弹簧152和外钢弹簧153的上端面，倒T型锥柱154a底部插入叠拼橡胶层154d的中间通孔154f直至设置在环形橡胶缓冲垫151中部圆孔151a与承台121底面121a之间。一系橡胶弹簧154在空车状态时与环形橡胶缓冲垫151的上端平面松脱分离，一系橡胶弹簧154在重车状态时穿过与环形橡胶缓冲垫151的中部圆孔151a抵接承压在承台上平面上。

该轴箱弹性悬挂系统150有效减小了车辆高速运行时的高频冲击，由于增设了具备承载及减振功能的一系橡胶弹簧154，增加了重车工况构架式转向架的一系垂向刚度，实现了构架式转向架轴箱体的变刚度。

本发明的轴箱弹性悬挂系统工作原理如下：

在轴箱定位装置处于初装状态或空车工况时，一系橡胶弹簧下端悬空，轮对的垂向振动直接传递至定位转臂上，继而被外钢弹簧、内钢弹簧和橡胶缓冲垫缓解，冲击能量最终在振动中被橡胶缓冲垫和液压减振器吸收。

考虑到橡胶缓冲垫垂向刚度远远大于外钢弹簧和内钢弹簧的垂向刚度，空车工况轴箱定位装置的一系垂向刚度K可近似计算为：

K＝K_外钢弹簧+K_内钢弹簧

在轴箱定位装置处于重车工况时，较大的垂向载荷使得外钢弹簧和内钢弹簧被压缩，一系橡胶弹簧154向下移动直至穿过与环形橡胶缓冲垫151的中部圆孔151a抵接承压在承台121底面121a上。 轮对的垂向振动直接传递至定位转臂上，继而被外钢弹簧、内钢弹簧、一系橡胶弹簧和橡胶缓冲垫缓解，冲击能量最终在振动中被一系橡胶弹簧、橡胶缓冲垫和液压减振器吸收。

考虑到橡胶缓冲垫垂向刚度远远大于外钢弹簧、内钢弹簧和一系橡胶弹簧的垂向刚度，重车工况轴箱定位装置的一系刚度K可近似计算为：

K＝K_外钢弹簧+K_内钢弹簧+K_{一系橡胶弹簧}

在重车工况下，由于一系橡胶弹簧刚度较大，使得轴箱定位装置的垂向刚度大大增加，实现了构架式转向架空、重车工况的变刚度，在一定的重车载荷下，由于垂向刚度增加，减小了一系垂向挠度，有效的控制了转向架空、重车挠度差。

同时，在重车工况下，一系橡胶弹簧154的介入也使得轴箱定位装置的减振能力增加；另外，本实施例中垂向液压减振器170为具有二级减振力的垂向液压减振器，具有二级减振力的垂向液压减振器被压缩较大行程后进入其二级减振工况，其二级减振力远大于其一级减振力，配合转向架重车工况中介入的一系橡胶弹簧，最终使得重车工况减振力增加，实现了构架式转向架轴箱体空、重车工况的减振力，解决了传统的货车构架式转向架转臂式轴箱定位装置不能满足构架式转向架一系缓解高频激扰、吸收振动能量及提供弹性定位的需求的难题。

结合图4及图5所示，弹性定位节点组成130包括两个弹性定位套133、两个刚性定位套132及一个定位螺栓131，两个弹性定位套133围合后布置在定位转臂120旋转端的轴孔123内，两个刚性定位套132围合后内衬在两个弹性定位套133围合形成的弹性腔体134内；位于弹性定位节点组成130位置处的构架200底部设置有转臂座210，弹性定位节点组成130内置在转臂座210的安装腔215内，转臂座200两侧的吊板211均设有固定孔214，如图5所示，本实施例中转臂座210两侧吊板211的固定孔214是由与构架200相连的上吊板212和下方的下卡板213围合形成的固定孔214，且螺栓由下 往上将下卡板213与上吊板212固定连接。定位螺栓131依次穿过转臂座210一侧吊板的固定孔214、弹性腔体134、两个刚性定位套132围合形成的定位腔体135及直至穿过转臂座210另一侧吊板的固定孔214并通过螺母固定，并且两个刚性定位套132的一端均延伸至在弹性腔体134的中间部位、而另一端均延伸至转臂座210另一侧吊板的固定孔214内后，下卡板213通过螺栓由下而上拧紧上吊板212，使得下卡板213将弹性定位节点组成130托住固定，方便了定位转臂120旋转端与构架200的连接。当然吊板211也可以采用整块板子，在其上开固定孔214，也是可行的，即定位螺栓131依次穿过构架200一侧吊板的固定孔214、弹性腔体134、两个刚性定位套132围合形成的定位腔体135及直至穿过构架200另一侧吊板的固定孔214并通过螺母固定。

另外，再次如图1所示，定位转臂120端面设置有提吊挡肩122，垂向液压减振器安装座171上设置有与提吊挡肩122相配合的轮对提吊230。在转向架被吊起，轴箱体110的内外钢弹簧被释放时，轮对提吊230会箍住提吊挡肩122，从而防止轴箱体110与构架200分离。

如图6所示，定位转臂120和夹紧箍160之间的间隙填充有密封胶，而定位转臂120和夹紧箍160与轴承后挡113a的密封均为迷宫密封结构140，有效提高了轴箱体110的防尘防油污能力；另外，本实施例中夹紧箍160的中间部位设置有红外轴温探测孔161，解决了现有货车转向架一系轴箱在线路运行时不能采用红外线测温技术的不足，可实时检测运行状态下的列车轴承温度，避免因漏探造成的热轴故障，保证铁路运输安全；由于夹紧箍160的中间部位设置有红外轴温探测孔161，因此，在红外轴温探测孔161与轮对轴承113之间设置有橡胶防尘套114，从而有效防止尘污从夹紧箍160中间部位的红外轴温探测孔161渗入。

Claims (7)

1.一种货车转向架轴箱定位装置，包括由定位转臂(120)和夹紧箍(160)围合形成的轴箱体(110)、设置在轴箱体(110)空腔(112)内的轮对轴承(113)、安装在轴箱体(110)空腔(112)外端的轴箱端盖(111)、布置在定位转臂(120)旋转端上顶面承台(121)与构架(200)前端之间的轴箱弹性悬挂系统(150)及位于轴箱体(110)一侧的构架(200)端部与定位转臂(120)旋转端端部之间的垂向液压减振器(170)；所述轴箱弹性悬挂系统(150)内置在所述构架(200)端部的轴箱弹簧安装筒(220)内，所述垂向液压减振器(170)固定安装在所述构架(200)端面的垂向液压减振器安装座(171)上，所述定位转臂(120)固定端通过弹性定位节点组成(130)与构架(200)底部的转臂座(210)连接，其特征在于：

所述轴箱弹性悬挂系统(150)包括设置于承台(121)底面上的环形橡胶缓冲垫(151)、以并联形式抵压在环形橡胶缓冲垫(151)上的内钢弹簧(152)和外钢弹簧(153)，以及内衬在内钢弹簧(152)中的一系橡胶弹簧(154)，且所述一系橡胶弹簧(154)的顶部位于内钢弹簧(152)和外钢弹簧(153)的上端面，所述一系橡胶弹簧(154)的底部穿过内钢弹簧(152)设置在环形橡胶缓冲垫(151)中部圆孔(151a)与承台(121)底面(121a)之间；

所述弹性定位节点组成(130)包括围合布置在定位转臂(120)的旋转端轴孔(123)内的两个弹性定位套(133)、内衬在两个弹性定位套(133)围合形成的弹性腔体(134)内的两个刚性定位套(132)及一个定位螺栓(131)；所述弹性定位节点组成(130)内置在所述转臂座(210)的安装腔(215)内，所述定位螺栓(131)依次穿过所述转臂座(210)一侧吊板(211)的固定孔(214)、弹性腔体(134)、两个刚性定位套(132)围合形成的定位腔体(135)及直至穿过所述转臂座(210)另一侧吊板(211)的固定孔(214)并通过螺母固定，两个所述刚性定位套(132)的一端均延伸至在弹性腔体(134)的中间部位、且另一端均延伸至所述转臂座(210)另一侧吊板(211)的固定孔(214)内。

2.根据权利要求1所述货车转向架轴箱定位装置，其特征在于：所述一系橡胶弹簧(154)包括位于所述内钢弹簧(152)中央的倒T型锥柱(154a)、由多层金属薄片(154b)和多层橡胶片(154c)交错布置整体硫化成型的叠拼橡胶层(154d)，以及位于叠拼橡胶层(154d)外侧的刚性承台(154e)，所述刚性承台(154e)的顶部位于内钢弹簧(152)和外钢弹簧(153)的上端面，所述倒T型锥柱(154a)底部插入所述叠拼橡胶层(154d)的中间通孔(154f)直至设置在环形橡胶缓冲垫(151)中部圆孔(151a)与承台(121)底面(121a)之间。

3.根据权利要求1所述货车转向架轴箱定位装置，其特征在于：所述吊板(211)的固定孔(214)是由与构架(200)相连的上吊板(212)和下卡板(213)围合形成的固定孔(214)，且通过螺栓由下往上将所述下卡板(213)与所述上吊板(212)固定连接。

4.根据权利要求1或2或3所述货车转向架轴箱定位装置，其特征在于：所述垂向液压减振器(170)为具有二级减振力的垂向液压减振器。

5.根据权利要求1或2或3所述货车转向架轴箱定位装置，其特征在于：所述定位转臂(120)和所述夹紧箍(160)与轴承后挡(113a)的密封均为迷宫密封结构(140)。

6.根据权利要求1或2或3所述货车转向架轴箱定位装置，其特征在于：所述定位转臂(120)端面设置有提吊挡肩(122)，所述垂向液压减振器安装座(171)上设置有与所述提吊挡肩(122)相配合的轮对提吊(230)。

7.根据权利要求1或2或3所述货车转向架轴箱定位装置，其特征在于：所述夹紧箍(160)的中间部位设置有红外轴温探测孔(161)，且所述红外轴温探测孔(161)与所述轮对轴承(113)之间衬有橡胶防尘套(114)。